宝来01M自动变速器结构与故障诊断

.摘要4前言51、汽车底盘以及变速器的概述61.1 底盘概述61.2 自动变速器概述62、 01m 自动变速器结构原理介绍及特点72.1 、01m 自动变速箱特点72.201m自动变速箱液力变矩器. 72.301m自动变速箱液压控制系统. 82.401m自动变速箱电子控制系统. 92.4.1 电控单元及传感器92.4.2 执行元件102.501m 自动变速箱内部机械控制系统113、宝来 1.8t 轿车 01m 自动变速箱常见故障及实例分析12案例 1换挡冲击12案例 2变速箱加速不良13结论13参考文献15致谢16;.摘要01m自动变速器是德国大众汽车公司自行研制开发的产品，主要应用在一汽大众捷 达、宝来、高尔夫等轿车上，该变速器机械液压元件结构比较紧凑，大众宝来轿车01 m 型 4 挡自动变速器采用模糊逻辑控制理论，在换挡时自动变速器电子控制单元根据车速 和发动机负荷等信号，适时合理地进行自动换挡，01 m型自动变速器有 4 个前进挡和 1 个倒车挡，通过换挡手柄在不同的挡位选择区选择挡，可供选择的挡位有p、r、n、d、3、2、1 挡，从而使发动机发挥出良好的动力性和经济性，同时又使整车具有良好的驾驶操作性。关键词：01m自动变速器、控制系统、故障前言本论文介绍了汽车底盘的一些基础知识以及分析了01m自动变速器的机构， 并且对其中的一些可能存在的故障进行了分析。本论文文主要讲述了大众宝来01m自动变速器， 现将 01m自动变速器的结构和工作原理以及检修和诊断进行了深入分析，让自己掌握到01m自动变速器的有关知识，把自己学过的知识运用到分析实际上去。通过对本论文的浏览，可以更深入的了解01m自动变速器并且可以对一些故障现象可以进行分析和判断。近年来，搭配了自动变速器的汽车越来越受到爱车一族的欢迎，但是，自动变速器工艺结构复杂，制造成本高，维护费用贵。所以，学习有关自动变速器的知识对车族来 说是一件很重要的事情。在本论文中，通过对宝来01m自动变速器的结构与故障诊断分析，使我将所学的理论知识得到了进一步的深化；同时，培养了我理论联系实际，综合 运用各门知识进行实践从而达到预期目标。.1、汽车底盘以及变速器的概述1.1 底盘概述 【1】底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。它是由传动系、行驶系、转向系和制动系等四大系统组成。abs+eb、d tcs/asr/tr，c 各种高科技安全系统的应用给驾驶确实带来很多安全，但这些就够了吗？业内专家向记者透露，主动安全性的好坏决定了汽车事故概率的多少，而被动安全性的好坏主要决定了事故后车内成员的受伤严重程度，就好似电脑里的cpu，一定要基于主板。【2】底盘就是汽车的“主板”，所以他认为底盘比发动机还重要，影响安全。常常听有人抱怨某车“发飘”、“转向的时候速度不敢过快，担心侧翻”、“路况稍一不好，就感觉颠簸”等等，皆是底盘的问题。可以说，好的底盘首先要稳定其中，变速器是底盘的一个重要组成部分，它的好坏会影响到整车驾驶功能。1.2 自动变速器概述 【3】1. 自动变速器的发展及其优越性自动变速器是汽车上一个高科技的机电一体化产品。随着电子技术、计算机技术、液压 控制技术的综合发展，汽车自动变速器的控制技术也由全液压式（ at）发展到电控式（ ect）。新型的电控式自动变速器已应用智能计算机和脉宽调制式压力阀，大大地改善了自动变速器的性能。而且，在引擎控制计算机和自动变速器控制计算机之间进行通讯和联合控制，使整车的控制性能大为提高。与此同时，自动变速器在内燃机车、工程机械、船舶等方面也得到了广泛地应用。它的优越性主要体现在以下几个方面：（ 1）. 操作简单、省力，提高了运行安全性和乘坐地平稳性（ 2）.延长了机件寿命（ 3）.提高了汽车的动力性2. 自动变速器的组成自动变速器的厂牌型号很多， 外部形状和内部结构也有所不同， 但它们的组成基本相同，都是由液力变矩器和齿轮式自动变速器组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等，按照这些部件的功能，可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。2、01m 自动变速器结构原理介绍及特点 【4】2.1 、01m 自动变速箱特点01m型自动变速器结构紧凑、布局合理且传动效率高。变速器的壳体为整体式。主要包括以下的特点 :1）ecu根据负荷、速度等信号控制变矩器的锁止离合器, 实现 4 个挡位的刚性传动2） 采用拉维娜式行星齿轮机构；3）换挡模式采用模糊程序；4）滑阀箱体积小巧； 5）电控系统具有自诊断功能；6）控制单元间采用can数据传输总线； 7）变速驱动桥就是在自动变速器壳体内装有主减速器和差速器，动力经过两根半轴传递到两个前轮输出；01m自动变速箱外观图12.2 01m 自动变速箱液力变矩器发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮与之一同旋转，泵轮内的液压油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片内缘，形成 循环的液流。导轮的作用是改变涡轮上的输出扭矩。由于从涡轮叶片下缘流向导轮的液 压油仍有相当大的冲击力，只要将泵轮、涡轮和导轮的叶片设计成一定的形状和角度， 就可以利用上述冲击力来提高涡轮的输出扭矩。宝来 1.8t 采用的是带锁止离合器的液力变矩器，锁止离合器位于液力变矩器涡轮的前端。锁止离合器由锁止活塞、减震盘和涡轮传动板等零件组成。锁止活塞和减震盘用花键连接，可前后移动。减震盘和涡轮传动板通过减震弹簧连接，能衰减锁止离合器接合时的扭转振动。涡轮传动板用铆钉固定在涡轮前端，变矩器壳体的前端面（或锁止活塞的前端面）粘有摩擦片。锁止离合器的工作原理锁止离合器的接合与分离是由电控单元通过锁止电磁阀进行控制的。当车辆低速行驶时，速比较小，液力变矩器处于变矩工况。此时，电控单元控制锁止电磁阀断电，atf经变速器输入轴中心油道进入锁止活塞前部，在油压的作用下，锁止活塞向后移动，锁止离合器分离，如图2 所示。图 2 锁止离合器工作原理示意图（分离状态）1 变矩器壳体2锁止活塞3涡轮 4泵轮 5导轮 6变速器输入轴2.3 01m 自动变速箱液压控制系统自动变速器的液压控制控制系统的工作介质是自动变速器油。01m液压控制系统是有自动变速器油、油泵、阀体、管道和电磁阀等电控元件组成。液压控制系统将油泵所产生 的油压调节成稳定的主油压，关闭相应的油道来实现的自动变速器，之所以能自动的变 速，主要是靠阀体上各阀门操纵自动变速器油的液压压力打开或并通过阀体上电磁阀的 工作，以操纵换挡阀。电磁阀由电脑根据车辆实际工况，从而控制作用在变矩器锁止离 合器、离合器、及制动器上的液压，以控制变矩器和行星齿轮机构的工作。液压控制系统由主供油路、控制信号、换档及其品质控制、执行元件、冷却润滑、锁止控制等几部分组成。 1主供油路：主供油路是整个液压控制系统的动力源。它向液压控制系统提供足够的压力和流量的工作介质。而且压力大小可以随发动负荷车速及档位等不同而相应变化。它主要由油泵和调压阀组成。1）油泵： 01m自动变速器的油泵装用内啮合齿轮泵。它具有结构紧凑尺寸小、重量轻、自吸能力强、流量波动小和噪声底等优点。内啮合齿轮泵主要由小齿轮、内齿轮、月牙形隔板、泵壳和泵盖等组成。小齿轮为主动齿轮，内齿轮为被动齿轮，两者均为渐开线齿轮，月牙形隔板的作用是将小齿轮和内齿轮之间的工作腔分隔为吸油腔和压油腔，使彼此不通。发动机运转时，变矩器壳体后端的轴套带动小齿轮和内齿轮一起旋转，此时在吸油腔内由于小齿轮和内齿轮不断退出啮合，容积不断增大，以至形成局部真空，将液压油从进油口吸入， 而后随着齿轮的旋转， 齿间的液压油被带到压油腔。 在压油腔中，由于小齿轮和内齿轮不断进入啮合，容积又不断减小，这样就将液压油从出油口压出。2）调压阀：自动变速器的油泵由发动机直接驱动，因此油泵的泵油量和发动机转速是成正比的。为了保证自动变速器的正常工作，油泵的泵油量应在发动机处于低转速时也能满足自动变速器各部分的需要，并保证油路中有足够高的油压，以防止油压过低，使离合器制动器打滑，影响自动变速器的动力传递，由于发动机最低转速和最高转速之间相差很大，因此当发动机高速运转时，油泵的泵油量将大大超过变速器各部分所需的油压，导致油压过高，增加发动机的负荷，并造成换挡冲击。为此必须在油路中设置一个油压调节装置，在发动机高速运转时让多余的油返回油底壳，使油泵的泵油压力始终稳定在一定范围内，以满足自动变速器各种工况对油压的要求。为了使主油路油压能满足自动变速器不同工况的需要，油压调节装置还应具备下列功能：（1） ）主油路油压应能随发动机油门开度的增大而升高。当油门开度较大时由于发动机输出功率和自动变速器所传递的扭距都较大，为了防止离合器，制动器等换档执行元件打滑，主油路油压要升高， 反之，当油门开度较小时， 自动变速器所传递的扭矩也较小， 离合器和制动器不易打滑，主油路油压可以相应降低。（2） ）汽车在高速档以较高车速行驶时，由于此时汽车传动系统在高转速，低扭矩状态下工作，因此可以相应的降低主油路的油压，以减少油泵的运转阻力，节省燃油。（3） ）倒档时主油路的油压应比前进档时大，通常可达 11.5mpa。这是因为倒档在汽车使用中所占的时间少，为了减小自动变速器的尺寸，倒档离合器或倒档制动器在设计上 采用较少的摩擦片，因此在工作时需要有较高的油压，以防止其结合时打滑。 2控制信号：控制信号是换档的依据。它主要有三个参数。变速杆的位置，节气门的开度，车速。这三个参数是由手动阀以及节气门阀和速控阀俩转换的，其中手动阀和手动杆相连，它是手动换档的控制依据，而节气门阀和速控阀分别 与节气门轴和变速器输出轴相连，他们是自动换档的控制依据。3. 换档及换档品质控制：换档控制是由几个换档控制阀组成的。他是自动换档操纵系统中的核心机构，实际上他是一个油路开关，可以根据控制信号的指令，实现油路的转换进而达到换档的目的。而换档品质控制部分的作用是保证换档过程平顺，无冲击，防止产生大的动载荷，以免造成机件的损伤和换档过程中不舒服的感觉。它是由在通向执行元件的油路中增加的蓄压器、缓冲阀、定时阀、压力调节阀、节流孔等组成。换档及换档品质的控制主要是通过阀体来完成的，因为这些阀都安装在自动变速器阀体上。如图3 所示：阀体图 3阀体中各伐的名称：1 n91锁止离合器控制阀9 b2、k3 供油阀2 变扭器压力调节阀10 k1协调阀3 b2协调阀11 b2供油泄油转换阀4 k1供油泄油转换阀12四挂一阀5 n89 （ b2 供油控制阀）1388控制阀（ k1）6 油压调节阀14 n92控制阀（协调）7 主调压阀15 k3协调阀8 减压阀16k3供油泄油转换阀4. 执行元件：执行元件主要指离合器和制动器。虽然执行元件是安装在齿轮变速装置中的，但它确实是液压控制系统的一部分。液压控制系统最终要通过执行元件，才能实现齿轮变速机构的档位变换。5. 润滑冷却： 润滑冷却部分的主要作用是润滑液力转动装置和齿轮变速装置的所有元件以及冷却工作介质，保证正常工作温度。它由次调压阀和润滑油路及冷却器和冷却油路组成。6. 锁止控制：锁止控制的作用是在不同档位下达到一定车速时，使液力变矩器的泵轮和.涡轮锁合，以提高变矩器的效率。2.4 01m 自动变速箱电子控制系统电控系统分成三个部分传感器和输入信号; 控制单元 ; 执行元件和输出信号 .01m 型自动变速器的控制模块tcm通过监控液压控制单元、车速传感器、多功能开关、节气门位置 传感器、发动机转速传感器、换挡锁止电磁阀、数据传输接线器、线路控制开关、制动灯开关、低速挡开关、起动机保持继电器、制动开关、强制降挡开关、atf油温传感器及自动变速器挡位显示等信号，来准确地确定自动变速器的换挡时间与换挡品质。当上述某一系统发生故障时， tcm将执行紧急运行模式 (erm)。此时变速器所有其他电控功能将无法起作用，变速器只能处于液力3 挡接合状态，不过r挡、1 挡依然可以使用。另外，当自动变速器处于紧急运行模式时不能检查油位。在变速器的执行元件中有7 个电磁阀，它们受 tcm控制，将来自油泵的油压直接分配给相应的换挡元件。其中有2 个电磁阀在换挡期间起作用，以保证换挡的平顺性；1 个电磁阀调节主油压； 4 个电磁阀分别控制离合器和制动器。此外，执行元件还包括换挡杆锁止电磁阀、起动锁和倒车灯继电器。2.4.1 电控单元及传感器1）电子控制单元j217作用：电子控制单元是自动变速器的大脑，它收到节气门电位计，变速器转速传感器，车速传感器等感知元件的信号，按模糊逻辑的方法计算升降挡时机，输出指令，驱动电磁阀等执行元件动作。电控单元还有自诊断功能。节气门电位计 g69（1） ）安装位置：节气门电位计安装在节气门控制单元j338 内，j338 安装在进气总管上。（2） ）信号作用：打开节气门时，随着节气门轴的转动将改变g69 电位计滑臂的位置， 使 g69信号电压从 5v 向 0v 变化。 g69信号送往发动机ecu，再由发动机 ecu输出送往自动变速器 ecu。自动变速器 ecu再根据此信号，计算发动机负荷变化后的换挡时刻， 调整负荷变化后的自动变速器油压。3）变速器转速传感器g38（1） ）安装位置：变速器转速传感器g38安装在自动变速器的壳体上，插头为白色。由于与车速传感器g68黑色插头形状一样，所以切勿将g38与 g68插头连接颠倒。（2） ）信号作用： g38为磁感应式传感器，用于感知双排单、双级行星齿轮机构中的大太阳轮转速。 ecu根据此信号准确计算换挡时刻，并在换挡的短时间内，减小点火提前角来减小发动机转矩，以防止换挡时汽车闯车。车速传感器 g68（1） ）安装位置：车速传感器g68安装在自动变速器壳体上，插头为黑色，（2） ）信号作用： g68为磁感应式传感器，当主动齿轮上的靶轮旋转而感应出脉冲信号， ecu使用此信号计算换挡时刻，并控制琐止离合器的结合。5）变速器油温传感器g93（1） ）安装位置：变速器油温传感器g93安装在变速器油底壳内滑阀箱印制电路线束上。（2） ）信号作用： g93是一个负温度系数热敏电阻。当油温上升到148 摄式度时，自动变速器 ecu强行结合琐止离合器，变矩器失去变矩作用，强行刚性传动促使油温降低。如果变速器有故障，导致油温仍降不下来，ecu强行将变速器降低一挡行使。 6）发动机转速传感器g28（1） ）安装位置：发动机转速传感器安装在发动机飞轮处，g28信号送往发动机控制单元，再由发动机控制单元送往变速器控制单元。（2） ）信号作用：自动变速器ecu将发动机转速信号和车速信号进行对比，根据转速差，ecu识别出锁止离合器打滑情况。2.4.2 执行元件1） 电磁阀 n88、n89、n90、n91、n92、n93、n94（1） ）安装位置：电磁阀n88n94安装在自动变速器的油底壳内的滑阀箱上，用大众专用工具 3373 拆卸。（2） ）元件作用：电磁阀n88、n89、n90、n92、n94 是开关阀，开关阀的作用是可以打开或关闭某一油道。2） 变速杆锁止电磁阀n110（1） ）安装位置：变速杆锁止电磁阀 n110安装在变速杆下面的换档操纵机构上。（2） ）元件作用： n110是执行元件，电磁线圈一端与 15 号线相连，另一端由自动变速器 ecu的 29 针控制接地。打开点火开关，电磁阀 n110通电吸合，将变速杆锁住，变速杆不可以从“ p”或“ n”档换到其他档位。只有在踩下制动踏板， ecu收到制动灯开关信.号，这时 ecu切断电磁阀n110线圈接地电流，使其释放，变速杆才能换到其他档位。3）空挡起动和倒车灯继电器j226（1） ）安装位置： j226 是一组合继电器，安装在中央继电器盒处，继电器外壳上标注号为 150。（2） ）元件作用： j226 接收多功能开关f125 的信号， 防止变速杆挂在行驶档时起动发动机，同时挂上倒档可接通倒车灯。2.5 01m 自动变速箱内部机械控制系统【5】01m自动变速箱采用典型的拉维纳式行星齿轮机构中设置了四个离合器、二个制动器和两个单向离合器，共有八个换挡执行元件，即可使之成为一个具有四个前进挡和一个倒挡的四速行星齿轮变速器。拉维纳式四速行星齿轮变速器的传动简图。 4图 4 拉维纳式四速行星齿轮变速器动力传递路线1 输入轴； 2 前太阳轮； 3 后太阳轮； 4 短行星齿轮； 5 行星架； 6 输出轴； 7 齿圈； 8 长行星齿轮； c1前进离合器； c2 倒挡离合器； c3 前进强制离合器； c4 高挡离合器； b1 2 挡及 4 挡制动器；b2 低、倒挡制动器； f1 低挡单向离合器； f2 前进单向离合器01m型自动变速器的机械结构部分主要由1 个行星齿轮组、 3 个离合器、 2 个制动器及 1个单向轮组成。其中行星齿轮组是由1 个小太阳齿轮、 1 个大太阳齿轮、 3 个短行星齿轮、3 个长行星齿轮、行星齿轮架及齿圈组成手动阀位于“ d”挡时，变速器的各挡传动路线如下。1 挡时， tcm通过控制电磁阀 ev4使离合器 k2 分离，单向轮参加工作，行星齿轮架固定不动，动力传递由涡轮轴离合器k1小太阳齿轮短行星齿轮长行星齿轮齿圈。2 挡时，电磁阀ev4使离合器 k2 分离，制动器 b2 由电磁阀 ev2控制将大太阳齿轮制动。动力传递由涡轮轴离合器小太阳齿轮短行星齿轮长行星齿轮齿圈。3 挡时，离合器 k1 和 k2 接合，小太阳齿轮和大太阳齿轮被同时驱动，由于2 个太阳齿轮的直径不同，行星齿轮组被固定，整个行星齿轮组就作为一个整体输出动力。变速器处于机械 3 挡时，tcm控制电磁阀 ev3使离合器 k3 接合，直接驱动行星齿轮架， 手动阀控制离合器k1、k2 接合，行星齿轮组被锁定， 动力直接通过离合器k3 进行传递。4 挡时，自动变速器控制模块控制电磁阀ev1 和 ev4，使离合器 k1 和 k2 分离，同时控制电磁阀 ev2使制动器 b2 接合，这样动力通过离合器k3 驱动行星齿轮架绕大太阳齿轮旋转，此时大太阳齿轮被固定，动力得以通过齿圈输出。倒挡时，阀体手动阀供给离合器k2 和制动器 b1 压力，离合器k2 驱动大太阳齿轮，制动器 b1 制动行星齿轮架，动力传递经离合器k2大太阳齿轮长行星齿轮齿圈。3、宝来 1.8t 轿车01m自动变速箱常见故障及实例分析案例 1换挡冲击 【6】1现象：车主讲述，该车在2 档换 3 档时有冲击，并且需要加到3500 转以上才能挂上三档2 故障分析：怠速时，发动机转速最慢，油泵的力量也最弱。如果主调压阀孔存在漏油， 损失了必须的油泵容量，主油压便不足以推动主调压阀到其正常的平衡位置。于是变矩器的供油通道受到部分的阻碍，虽然此时变矩器内已充满油，但没有足够的锁止释放油压将锁止离合器从其锁止位置完全释放，因此锁止离合器拖住了发动机的转动，有时虽然锁止离合器没有完全锁住变矩器前罩壳，但对发动机产生了足够大的阻力，使发动机熄火。3 故障检查与检修 检查发动机转速发动机怠速一般为800 转左右。若怠速过低应按标准进行调整。 检查节气门电位计的调整情况，若不符合标准，应予以从新调整。进行道路实验。如果有升档过迟现象，则说明换档冲击大的故障是升档过迟所致。如果 在升档之前出现发动机转速异常升高，导致在升档的瞬间有较大冲击则说明离合器和制动器打滑，应分解自动变速器，予以修理。 检测主油路油压。如果怠速时的主油路油压过高，则说明主油路调压阀或节气门控制单元有故障，可能是调压弹簧的预紧力过大或阀心卡滞所致；如果怠速时主油路油压正常，但起步时有较大的冲击，则说明前进离合器或倒挡及高档离合器的进油单向阀阀球损坏或漏装。对此应拆卸阀体，予以修理。 检查电磁阀 n92、n93、n94 的线路以及这些油压电磁阀的工作是否正常、自动变速器的电子控制单元是否在换档的瞬间向油压电磁阀发出正确的信号。如果线路有故障， 应予以修复，如果电磁阀损坏，应更换电磁阀，如果自动变速器电控单元在换档时刻没有向这些阀发出信号，说明自动变速器控制单元有故障。对此应更换自动变速器控制单元案例 2变速箱加速不良 【7】现象：一辆行驶了2000km的宝来 1.8 t，所有前进挡均加速不良，怠速能缓慢移动，倒挡工作正常。故障诊断与排除：1. 连接 vas5051对自动变速器进行故障查询， 发现自动变速器控制单元没有故障记忆存贮。2. 由于发动机负荷和车速是控制自动变速器的2 个关键信号，因此，又重点检查了节气门、节气门电位计、车速传感器、发动机转速传感器、油门踏板位置传感器以及制动灯开关等，但均工作正常。3. 检查自动变速器油温，该车的油温在125左右，正常。同时，油质也正常。4. 该车装备的是o1m型自动变速器，用反向排除法进行分析，由于倒挡工作正常，而 在倒挡中起作用的元件有k2、b2 和 n89，这也就说明 k2、b2、n89工作正常；而各前进挡工作均不正常，则说明k1、k3、b1、b2、f1、n88、n89、n90 均不正常，但这又与倒挡正常相违悖